Ácido aspártico

Qué es el ácido aspártico

El ácido aspártico es uno de los veinte aminoácidos que las células utilizan para fabricar proteínas. Se clasifica como aminoácido proteinogénico ácido o cargado negativamente: su cadena lateral contiene un segundo grupo carboxilo (-CH₂-COOH) que, a pH fisiológico, se encuentra disociado. Por eso convive con su forma ionizada, el aspartato, que es la especie químicamente activa en disolución biológica. En la nomenclatura abreviada se designa con el código de tres letras Asp y con la letra única D.

No es un aminoácido esencial. El organismo humano lo sintetiza de novo por transaminación reversible del oxalacetato, intermediario del ciclo de Krebs, en una reacción catalizada por la aspartato aminotransferasa (AST). Esa misma enzima es uno de los marcadores hepáticos más utilizados en la práctica clínica.

La etimología sigue el rastro botánico de su descubrimiento. La raíz se remonta al griego ἀσπάραγος (asparagos), nombre del espárrago, voz emparentada con el verbo σπαράσσω (sparassō), «brotar con fuerza» o «desgarrar», en alusión al modo en que el tallo del espárrago rompe la tierra al emerger. La palabra pasó al latín como asparagus y, de ahí, al castellano. El aminoácido recibe su nombre porque deriva químicamente de la asparagina, una sustancia que en 1806 los químicos franceses Louis-Nicolas Vauquelin y Pierre Jean Robiquet cristalizaron por primera vez a partir del jugo de espárragos. Aquel hallazgo tiene su propio peso histórico: la asparagina fue el primer aminoácido aislado en estado puro de la naturaleza, anticipándose más de tres décadas a la identificación sistemática del resto.

Veintiún años después, en 1827, los también franceses Auguste-Arthur Plisson y Étienne-Ossian Henry obtuvieron un compuesto nuevo hidrolizando esa misma asparagina con hidróxido de plomo. Lo bautizaron como «ácido aspártico», nombre que conservó el parentesco botánico con el espárrago de su precursor químico. Un detalle curioso, casi anecdótico: la letra D se le asignó como código de una sola letra de forma arbitraria, con la regla mnemotécnica «aspar-D-ic acid» —el resto de las letras evidentes, A y P, ya estaban ocupadas por alanina y prolina—.

Estructura química y formas enantioméricas

La fórmula molecular es C₄H₇NO₄ y el nombre sistemático IUPAC, ácido 2-aminobutanodioico. La molécula presenta un grupo α-amino, un grupo α-carboxilo y una cadena lateral con un segundo grupo carboxilo. Los valores de pKa son aproximadamente 1,99 (α-carboxilo), 9,90 (α-amino) y 3,90 (cadena lateral). A pH neutro la molécula tiene carga neta negativa y, por convenio, se denomina aspartato.

Como todos los aminoácidos salvo la glicina, el ácido aspártico es ópticamente activo. Existe en dos formas enantioméricas. El L-aspártico es la única que se incorpora a las proteínas mediante el código genético —codones GAU y GAC en el ARN mensajero— y predomina ampliamente en los tejidos. El D-aspártico está presente en cantidades mucho menores, no forma parte de proteínas y se concentra en tejido nervioso, glándula pineal e hipotálamo, donde participa en el desarrollo cerebral temprano y en la liberación de algunas hormonas hipotalámicas. Es uno de los pocos D-aminoácidos que el organismo de los mamíferos sintetiza activamente, mediante la enzima aspartato racemasa.

Vías metabólicas en las que interviene

El aspartato ocupa un lugar central en la economía bioquímica de la célula. Es a la vez sustrato y producto de varias rutas, lo que lo convierte en una encrucijada entre el metabolismo del nitrógeno, el de los hidratos de carbono y el de los ácidos nucleicos.

Biosíntesis y ciclo de Krebs. Se produce por transaminación del oxalacetato, que cede su esqueleto carbonado y recibe un grupo amino procedente del glutamato. La reacción es reversible y la cataliza la aspartato aminotransferasa, una enzima dependiente de fosfato de piridoxal (vitamina B₆). En sentido inverso, el aspartato puede degradarse a oxalacetato y reincorporarse al ciclo de Krebs.

Ciclo de la urea. Aporta el segundo de los dos átomos de nitrógeno que acaban formando parte de la molécula de urea. En una de las reacciones citosólicas del ciclo de la urea, la citrulina se condensa con aspartato para formar argininosuccinato, paso catalizado por la argininosuccinato sintetasa y dependiente de ATP. Esta vía permite al hígado convertir el amoníaco tóxico en una molécula soluble y excretable por el riñón.

Síntesis de nucleótidos. El aspartato es la columna vertebral del anillo pirimidínico: su condensación con carbamoil-fosfato, catalizada por la aspartato transcarbamilasa (en humanos, parte del complejo multifuncional CAD), da lugar al carbamoil-aspartato, primer intermediario específico de la síntesis de UMP, CMP y TMP. En la síntesis de purinas (AMP, GMP) actúa como donante de un grupo amino en dos pasos distintos, cediendo nitrógeno al anillo. Sin aspartato disponible no hay nucleótidos, y sin nucleótidos no hay replicación celular.

Lanzadera malato-aspartato. Como la membrana mitocondrial interna es impermeable al NADH, las células necesitan un sistema indirecto para llevar al interior de la mitocondria los equivalentes reductores generados en el citosol durante la glucólisis. La lanzadera malato-aspartato resuelve ese problema utilizando al aspartato como transportador: el malato cruza la membrana, se reoxida a oxalacetato en la matriz y la pareja aspartato/glutamato cierra el ciclo por intercambio iónico. Es el principal mecanismo de transferencia de NADH citosólico al interior mitocondrial en hígado, riñón y miocardio.

Precursor de otros aminoácidos. En plantas y microorganismos, el aspartato es el punto de partida para sintetizar metionina, treonina, isoleucina y lisina, los cuatro aminoácidos esenciales que el ser humano debe obtener necesariamente de la dieta. En el organismo humano, da origen directamente a la asparagina por adición de un grupo amino y participa en la formación de glutamato y arginina.

Papel en la neurotransmisión

El aspartato actúa como aminoácido excitador en el sistema nervioso central. Comparte con el glutamato la capacidad de activar los receptores NMDA (N-metil-D-aspartato), de los que toma el nombre el receptor más estudiado del cerebro. El propio acrónimo deja huella histórica: el receptor se identificó en los años setenta utilizando como agonista experimental el N-metil-D-aspartato, un derivado sintético del D-aspártico que se une al receptor con mayor afinidad que el aminoácido natural.

La evidencia sobre el papel del L-aspartato como neurotransmisor clásico es matizada y, en algunos puntos, todavía discutida. Está presente en terminaciones nerviosas y vesículas sinápticas, comparte transportadores con el glutamato y activa receptores postsinápticos, pero su potencia sobre los receptores NMDA es claramente menor que la del glutamato. El D-aspartato, en cambio, sí se considera una molécula neuroactiva con función propia: regula la liberación de hormona luteinizante y de hormona del crecimiento desde el hipotálamo y la hipófisis, y sus concentraciones cerebrales varían a lo largo del desarrollo, con un máximo perinatal y un descenso posterior.

Diferenciación con entidades relacionadas

Aspartato. No es otro compuesto, sino la misma molécula en otro estado de protonación. A pH fisiológico, el grupo carboxilo lateral del ácido aspártico cede su protón y la molécula queda con carga negativa: esa forma es el aspartato. En la literatura científica los dos nombres se usan indistintamente, pero estrictamente «ácido aspártico» designa la forma protonada (HOOC-) y «aspartato» la forma disociada (-OOC⁻). En las sales y en los sistemas biológicos predomina la forma ionizada.

Asparagina (Asn). Es el amido del ácido aspártico: la cadena lateral de la asparagina tiene un grupo amida (-CO-NH₂) en lugar del grupo carboxilo (-COOH) del aspartato. Se obtienen una de la otra por amidación o desamidación enzimática. La asparagina fue, históricamente, la sustancia que se aisló primero (1806), y el ácido aspártico el derivado que se obtuvo por hidrólisis (1827).

Ácido glutámico y glutamato. El ácido glutámico es el homólogo de cadena más larga del ácido aspártico: tiene un carbono más en la cadena lateral. Su forma ionizada es el glutamato, el principal neurotransmisor excitador del cerebro. Aspartato y glutamato son los dos aminoácidos ácidos del código genético, comparten transportadores en la membrana neuronal y participan en una reacción de transaminación cruzada que conecta el ciclo de Krebs con el ciclo de la urea.

Aspartamo. Es un dipéptido sintético —metil-éster del L-aspartil-L-fenilalanina— utilizado como edulcorante artificial. Aunque contiene un resto de ácido aspártico, no es ni un aminoácido proteinogénico ni un metabolito natural; pertenece al ámbito de los aditivos alimentarios. La entrada de aspartamo recoge sus particularidades.

Preguntas frecuentes

¿De dónde viene la palabra «aspártico»?

Del espárrago. El ácido aspártico se obtuvo por primera vez en 1827 a partir de la hidrólisis de asparagina, una sustancia que dos décadas antes Vauquelin y Robiquet habían cristalizado del jugo de la planta del espárrago (en latín, asparagus; en griego, ἀσπάραγος). El nombre del aminoácido conservó esa filiación botánica directa. Conviene recordar que la asparagina fue, además, el primer aminoácido que la química consiguió aislar en estado puro.

¿Es lo mismo ácido aspártico que aspartato?

Químicamente, sí: el aspartato es simplemente el ácido aspártico en su forma disociada, con la cadena lateral cargada negativamente. En el agua corporal, a pH 7,4, prácticamente toda la molécula está en forma de aspartato. En el lenguaje habitual los términos se intercambian, aunque las nomenclaturas más cuidadosas reservan «ácido aspártico» para la forma neutra y «aspartato» para la forma iónica.

¿Qué diferencia hay entre el L-aspártico y el D-aspártico?

Son enantiómeros: dos moléculas con la misma fórmula química pero con configuraciones espaciales especulares, como una mano derecha y una mano izquierda. El L-aspártico es el que se incorpora a las proteínas a través del código genético y predomina en casi todos los tejidos. El D-aspártico es minoritario, no forma parte de proteínas y se concentra en cerebro, glándula pineal e hipotálamo, donde participa en el desarrollo del tejido nervioso y en la regulación de la liberación de algunas hormonas. La conversión entre ambas formas en mamíferos depende de la enzima aspartato racemasa.

¿Por qué el receptor NMDA lleva el nombre del ácido aspártico?

Porque se identificó con un agonista experimental, el N-metil-D-aspartato, que es un derivado sintético del D-aspártico. Cuando los farmacólogos clasificaron los distintos subtipos de receptores de glutamato en los años setenta y ochenta, dieron a cada uno el nombre de la sustancia que los activaba selectivamente. El NMDA, pese a ser una herramienta de laboratorio, acabó dando nombre al receptor más estudiado del cerebro.

¿En qué se diferencia del aspartamo?

El aspartamo no es ácido aspártico, aunque lo contenga. Es un dipéptido sintético formado por la unión del L-aspártico con la L-fenilalanina y un grupo metilo, empleado como edulcorante artificial en bebidas y productos «light». El ácido aspártico es un componente natural de las proteínas de la dieta y de la propia bioquímica celular.

Referencias

1. MedlinePlus. Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU. Ácido aspártico.
2. Rabe Bernhardt JM. Neurotransmisión. Manual MSD, versión para profesionales.
3. Barmore W, Azad F, Stone WL. Physiology, Urea Cycle. StatPearls Publishing, National Library of Medicine.
4. Holeček M. Aspartic Acid in Health and Disease. Nutrients (PMC, National Library of Medicine).